JP2012148961A - Method of manufacturing vitreous silica crucible - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a vitreous silica crucible having a suitably controlled inner surface property (property of the crucible inner surface).SOLUTION: The present invention provides a method of manufacturing a vitreous silica crucible by heating and fusing a silica powder layer 11 in a rotating mold 10 by arc discharge generated by a plurality of carbon electrodes 13, including: a preparation step of determining optimal fusing temperatures during heating and fusing the silica powder layer 11 at plural points of the silica powder layer; a temperature measuring step of measuring actual temperatures during heating and fusing the silica powder layer at the plural points; a temperature controlling step of controlling the actual temperatures at the plural points so that the actual temperatures matches the optimal fusing temperatures.

Description

本発明は、シリコン単結晶の引き上げに好適に使用されるシリカガラスルツボの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a silica glass crucible preferably used for pulling a silicon single crystal.

シリコン単結晶の製造には、シリカガラスルツボ(以下、単にルツボという場合もある。)を用いたチョクラルスキー法(CZ法)が採用されている。CZ法では、シリカガラスルツボ内にシリコン多結晶原料を熔融したシリコン融液が貯留される。そして、シリコン単結晶の種結晶をシリコン融液に浸漬して徐々に引き上げることで、種結晶を核としてシリコン単結晶を成長させている。   A Czochralski method (CZ method) using a silica glass crucible (hereinafter sometimes simply referred to as a crucible) is employed for the production of a silicon single crystal. In the CZ method, a silicon melt obtained by melting a silicon polycrystalline raw material is stored in a silica glass crucible. Then, the silicon single crystal is grown using the seed crystal as a nucleus by immersing the silicon single crystal in a silicon melt and gradually pulling it up.

このようなCZ法に用いられるシリカガラスルツボは、シリカ粉を回転モールド内に供給してシリカ粉層を形成し、このシリカ粉層を炭素電極のアーク放電により加熱熔融する、いわゆる回転モールド法により製造されている。回転モールド法において、アーク熔融された部分は、2000℃を超えるほどの高温となる。
また、こうして製造されるシリカガラスルツボは、多数の気泡を含む外層と透明な内層とからなる二層構造とされている。ここで、内層の表面(単結晶の引上げ時にシリコン融液と接している内表面の特性は、引き上げられるシリコン単結晶の特性が左右し、最終的なシリコンウェーハの収率にも影響を及ぼすことが知られている。
The silica glass crucible used in such a CZ method is a so-called rotary mold method in which silica powder is supplied into a rotary mold to form a silica powder layer, and this silica powder layer is heated and melted by arc discharge of a carbon electrode. It is manufactured. In the rotary molding method, the arc-melted portion has a high temperature exceeding 2000 ° C.
Further, the silica glass crucible produced in this way has a two-layer structure consisting of an outer layer containing many bubbles and a transparent inner layer. Here, the surface of the inner layer (the characteristics of the inner surface that is in contact with the silicon melt when the single crystal is pulled is influenced by the characteristics of the silicon single crystal to be pulled, and the final silicon wafer yield is also affected. It has been known.

具体的には、例えば、シリカガラスルツボを用いて単結晶を引き上げる際に、シリコン融液の液面に波が発生し、種結晶の適確な浸漬による種付けが困難となることがあった。この場合、シリコン単結晶の引上げができなくなったり、あるいは、単結晶化が阻害されたりするという問題があった。この現象は、湯面振動と呼ばれ、最近のシリコン単結晶の大口径化に伴って、さらに発生し易くなってきている。また、このような湯面振動現象は、シリカガラスルツボの内表面の状態と関係していることが知られている。このような事情を背景として、例えば、特許文献1に記載されているような対応をすることが知られている。   Specifically, for example, when pulling up a single crystal using a silica glass crucible, a wave is generated on the surface of the silicon melt, making it difficult to seed the seed crystal by proper immersion. In this case, there has been a problem that the silicon single crystal cannot be pulled up or the single crystallization is hindered. This phenomenon is called molten metal vibration, and it is more likely to occur with the recent increase in the diameter of silicon single crystals. Moreover, it is known that such a molten metal surface vibration phenomenon is related to the state of the inner surface of the silica glass crucible. Against this background, for example, it is known to take measures as described in Patent Document 1.

また、φ300mm以上、φ450mm程度のウェーハに対応して、シリコン単結晶の大口径化が要求されるに伴い、単結晶の引上げ作業が長時間化し、1400℃以上のシリコン融液にルツボ内表面が長時間接触するようになってきている。そのために、次のような問題が顕在化している。
すなわち、引き上げ作業が長時間化すると、ルツボ内表面がシリコン融液と接触する時間も長時間化する。その結果、ルツボ内表面がシリコン融液と反応して、ルツボ内表面の表面位置あるいは表面から浅い層に結晶化が起こり、褐色のクリストバライトがリング状に現れることがある。以下、このリング状物をブラウンリングという。このブラウンリング内は、クリストバライト層が無いか、有ったとしても大変薄い層であるが、操業時間の経過とともにブラウンリングはその面積を拡大し、互いに融合しながら成長を続け、遂にはその中心部が浸食され、不規則なガラス溶出面となる。
このようなガラス溶出面から微少ガラス片が脱落すると、シリコン単結晶に転位が起こり易くなり、単結晶引き上げの歩留まり(収率)に支障をきたすことになる。特に、φ300mm以上の大口径のウェーハを製造するためのシリコン単結晶を成長させるには、CZ法の操業を100時間を超えて行う必要があり、上記ガラス溶出面の出現が顕著となる。
In addition, as the diameter of a silicon single crystal needs to be increased in response to a wafer having a diameter of 300 mm or more and a diameter of about 450 mm, the pulling operation of the single crystal becomes longer, and the inner surface of the crucible is exposed to a silicon melt at 1400 ° C. or higher. It has come into contact for a long time. For this reason, the following problems have become apparent.
That is, when the pulling operation becomes longer, the time for the inner surface of the crucible to come into contact with the silicon melt also becomes longer. As a result, the inner surface of the crucible reacts with the silicon melt and crystallization occurs in the surface position of the inner surface of the crucible or in a shallow layer from the surface, and brown cristobalite may appear in a ring shape. Hereinafter, this ring-shaped material is referred to as a brown ring. Inside this brown ring, there is no cristobalite layer, or even if it is very thin layer, but with the passage of time, the brown ring expands its area and continues to grow while fusing with each other. The part is eroded and becomes an irregular glass elution surface.
When a minute glass piece falls off from such a glass elution surface, dislocation is likely to occur in the silicon single crystal, which hinders the yield (yield) of pulling the single crystal. In particular, in order to grow a silicon single crystal for producing a large-diameter wafer having a diameter of 300 mm or more, it is necessary to carry out the operation of the CZ method for over 100 hours, and the appearance of the glass elution surface becomes remarkable.

このようなブラウンリングは、ガラス表面の微細な傷、原料粉の溶け残りである結晶質残留部分、ガラス構造の欠陥などを核として発生すると考えられている。そのため、ブラウンリングの数を減らすためには、ルツボの内表面の状態を良好に保ったり、結晶質残留成分を無くすために、ルツボ製造工程において原料粉末を熔融する時間を高温、長時間化したり、特許文献2、3に示されているように、内表面を形成する原料粉として非晶質である合成粉を使用したりすることが考えられる。   Such a brown ring is considered to be generated with a fine flaw on the glass surface, a crystalline residue which is an unmelted raw material powder, defects in the glass structure, and the like as nuclei. Therefore, in order to reduce the number of brown rings, the state of the inner surface of the crucible is kept good, or in order to eliminate crystalline residual components, the time for melting the raw material powder in the crucible manufacturing process is increased to a higher temperature and longer time. As disclosed in Patent Documents 2 and 3, it is conceivable to use an amorphous synthetic powder as a raw material powder for forming the inner surface.

特開2002−154894号公報JP 2002-154894 A 特許第2811290号公報Japanese Patent No. 2811290 特許第2933404号公報Japanese Patent No. 2933404

しかしながら、品質の良好なシリコン単結晶を生産性よく安定に製造できるような、内表面の状態などが適切に制御されたシリカガラスルツボを製造する技術は、従来確立されていなかった。   However, a technique for producing a silica glass crucible whose inner surface state is appropriately controlled so that a silicon single crystal of good quality can be produced stably with high productivity has not been established.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内表面の状態(ルツボ内表面特性)などのルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボの製造方法の提供を課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the silica glass crucible in which the crucible characteristics, such as an inner surface state (crucible inner surface characteristic), were controlled appropriately.

本発明者らは、内表面の状態などが適切に制御されたシリカガラスルツボを得る方法について鋭意検討した結果、このようなルツボは、シリカ粉層の複数箇所について、アーク放電により加熱熔融している際の最適熔融温度を予め求めておき、これら複数箇所の実温度(実測温度)がそれぞれ最適熔融温度になるように、これらの実温度を制御しながら、シリカ粉層を加熱熔融することによって製造可能であることを見いだした。   As a result of intensive studies on a method for obtaining a silica glass crucible in which the state of the inner surface and the like is appropriately controlled, such a crucible is heated and melted by arc discharge at a plurality of portions of the silica powder layer. By pre-determining the optimum melting temperature in advance, the silica powder layer is heated and melted while controlling these actual temperatures so that the actual temperatures (measured temperatures) at these multiple locations become the optimum melting temperatures, respectively. Found that it can be manufactured.

本発明のシリカガラスルツボの製造方法は、回転するモールド内でシリカ粉層を複数本の炭素電極によるアーク放電で加熱熔融し、シリカガラスルツボを製造する方法であって、
上記シリカ粉層の高さ位置が異なる複数箇所について、加熱熔融時における最適熔融温度を予め求めておく予備工程と、
上記複数箇所の加熱熔融時の実温度を測定する温度測定工程と、
上記最適熔融温度になるように、上記複数箇所の上記実温度を制御する温度制御工程とを有する。
上記最適熔融温度および上記実温度は、上記複数箇所の内表面の温度であることが好適である。
上記最適熔融温度を経時的に求めておき、上記実温度を経時的に制御することが好適である。
上記複数箇所のうちの少なくとも1つは、シリカガラスルツボのコーナー部に相当する箇所であることが好適である。
The method for producing a silica glass crucible of the present invention is a method for producing a silica glass crucible by heating and melting a silica powder layer by arc discharge using a plurality of carbon electrodes in a rotating mold,
For a plurality of locations where the height position of the silica powder layer is different, a preliminary step for obtaining in advance an optimum melting temperature at the time of heating and melting,
A temperature measuring step for measuring an actual temperature at the time of heating and melting at the plurality of locations;
A temperature control step of controlling the actual temperatures at the plurality of locations so as to achieve the optimum melting temperature.
The optimum melting temperature and the actual temperature are preferably the temperatures of the inner surfaces of the plurality of locations.
It is preferable to obtain the optimum melting temperature over time and control the actual temperature over time.
It is preferable that at least one of the plurality of locations is a location corresponding to a corner portion of the silica glass crucible.

本発明によれば、熔融状態にあるシリカ粉層について、その複数箇所の各実温度をリアルタイムでそれぞれの最適熔融温度に制御でき、そのため、シリカ粉層の熔融状態を適切に制御することができる。その結果、たとえば内表面の状態などのルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボを製造することができる。   According to the present invention, with respect to the silica powder layer in a molten state, each actual temperature at a plurality of locations can be controlled to each optimum melting temperature in real time, and therefore, the molten state of the silica powder layer can be appropriately controlled. . As a result, a silica glass crucible in which the crucible characteristics such as the state of the inner surface are appropriately controlled can be manufactured.

本発明では、シリカ粉層はモールドの回転軸を中心として回転しながら加熱熔融する。「複数箇所」とは、実際には、高さ位置が異なる同心円状の「複数の円周部」に相当する。
後述するように、最適熔融温度を求める際や、加熱熔融時の実温度を測定する場合には、温度測定部として、被測定物からの放射エネルギーを検出して温度を測定する放射温度計が好適に使用される。放射温度計を固定して、回転しているシリカ粉層の複数箇所の温度を測定した場合には、自ずと、スポット的な一箇所ではなく、円周部について、温度が測定されることとなる。
In the present invention, the silica powder layer is heated and melted while rotating about the rotation axis of the mold. The “plural places” actually correspond to concentric “plural circumferential portions” having different height positions.
As will be described later, when obtaining the optimum melting temperature or measuring the actual temperature during heating and melting, a radiation thermometer that detects the radiant energy from the object to be measured and measures the temperature is used as the temperature measuring unit. Preferably used. When the radiation thermometer is fixed and the temperature at multiple locations of the rotating silica powder layer is measured, the temperature is naturally measured at the circumference, not at one spot. .

また、最適溶融温度とは、品質の良好なシリコン単結晶を生産性よく安定に製造可能な良好なルツボ特性を備えたルツボを製造できた際の温度データから経験的に得られた温度、または、シミュレーションなどの計算的手法により求められる好適な温度などである。
また、ルツボ特性とは、例えばルツボ内表面におけるガラス化状態、ルツボの厚さ方向における気泡分布及び気泡の大きさ、OH基の含有量、不純物分布、表面の凹凸、これらのルツボ高さ方向における分布状態などであって、この石英ガラスルツボで引き上げたシリコン単結晶の特性に影響を与える要因である。
The optimum melting temperature is a temperature obtained empirically from temperature data when a crucible having good crucible characteristics capable of stably producing a good quality silicon single crystal with high productivity, or The preferred temperature is obtained by a computational method such as simulation.
The crucible characteristics include, for example, the vitrification state on the inner surface of the crucible, the bubble distribution and the bubble size in the thickness direction of the crucible, the OH group content, the impurity distribution, the surface irregularities, and the height of these crucibles. The distribution state is a factor that affects the characteristics of the silicon single crystal pulled by the quartz glass crucible.

シリカガラスルツボはシリコン融液と接触する唯一の部材としてシリコン単結晶の歩留まりや品質を決定する重要な部材である。ルツボ厚さ方向における気泡分布及び気泡の大きさによって、シリコン単結晶引き上げ時に気泡が破裂してシリコン融液中にガラス片が混入し、シリコン単結晶インゴットに付着したときに多結晶化する可能性がある。シリカガラスルツボは、OH基の含有量によっては、結晶化してクリストバライトを発生させやすくなり、シリカガラスルツボから剥離したクリストバライトがシリコン単結晶端に付着してシリコン単結晶を多結晶化させる可能性がある。また、シリカが低粘度化して変形する可能性もある。不純物が存在すると、この不純物が、結晶引き上げの過程でシリカガラスルツボ内表面における斑点状のクリストバライトの形成を促進してしまう。このように形成されたクリストバライトは、ルツボから離脱してシリコン融液内に落ち込み、引き上げられる単結晶の単結晶化率を低下させる。   The silica glass crucible is an important member that determines the yield and quality of a silicon single crystal as the only member that comes into contact with the silicon melt. Depending on the bubble distribution and bubble size in the crucible thickness direction, when the silicon single crystal is pulled up, the bubble may burst and glass pieces may be mixed into the silicon melt, resulting in polycrystallization when attached to the silicon single crystal ingot. There is. Depending on the content of OH groups, the silica glass crucible is likely to crystallize and generate cristobalite, and the cristobalite peeled from the silica glass crucible may adhere to the silicon single crystal edge to polycrystallize the silicon single crystal. is there. Moreover, there is a possibility that silica is deformed due to low viscosity. In the presence of impurities, the impurities promote the formation of spotted cristobalite on the inner surface of the silica glass crucible during the crystal pulling process. The cristobalite thus formed separates from the crucible and falls into the silicon melt, thereby reducing the single crystallization rate of the single crystal to be pulled up.

特に、23インチ(58.4cm)〜40インチ(116cm)の大口径ルツボにおいては、熔融時に内表面温度にムラが発生し、その結果、ルツボの内表面の状態に面内分布が生じることがあった。本発明によれば、複数箇所の実温度がそれぞれ最適熔融温度になるように制御できるため、このような温度ムラの発生を防止し、周方向に均一な内表面特性を有するシリカガラスルツボを製造することが可能となる。   In particular, in a large-diameter crucible of 23 inches (58.4 cm) to 40 inches (116 cm), unevenness occurs in the inner surface temperature during melting, and as a result, in-plane distribution occurs in the state of the inner surface of the crucible. there were. According to the present invention, since the actual temperature at a plurality of locations can be controlled so as to reach the optimum melting temperature, the occurrence of such temperature unevenness is prevented, and a silica glass crucible having uniform inner surface characteristics in the circumferential direction is manufactured. It becomes possible to do.

本発明において、上記最適熔融温度および上記実温度が上記複数箇所の特に内表面の温度であると、製造されるシリコン単結晶の特性に大きな影響を与えるルツボの内表面の状態を特に好適に制御できる。   In the present invention, the state of the inner surface of the crucible that has a great influence on the characteristics of the silicon single crystal to be produced is particularly preferably controlled when the optimum melting temperature and the actual temperature are the temperatures of the inner surface at the plurality of locations. it can.

本発明において、上記予備工程では、上記最適熔融温度を経時的に求めておき、上記温度制御工程では、上記実温度を経時的に制御することにより、より確実に、内表面の状態などのルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボを製造することができる。重要な時点において最適熔融温度を求め、その時点において温度制御を行ってもよい。この場合でも、本発明の効果は得られる。   In the present invention, in the preliminary step, the optimum melting temperature is obtained over time, and in the temperature control step, the actual temperature is controlled over time, so that the crucible such as the state of the inner surface is more reliably obtained. A silica glass crucible with appropriately controlled properties can be produced. The optimum melting temperature may be obtained at an important time, and temperature control may be performed at that time. Even in this case, the effect of the present invention can be obtained.

本発明において、上記複数箇所のうちの1つが、シリカガラスルツボのコーナー部に相当する箇所であると、シリカガラスルツボの製造において、より精密に、シリカ粉層の熔融状態を制御することができる。
ルツボは、底部と壁部とコーナー部との3つのゾーンに区分され、コーナー部とは、例えば円筒状である壁部と、一定曲率半径を有する底部との間に位置し、これらをなめらかに接続する部分を意味する。言い換えれば、ルツボ内表面に沿って底部の中心から開口部上端に向かって、底部において設定された曲率半径が変化し始めた部分から壁部における曲率半径(円筒状の場合は無限大)になる部分までが、コーナー部である。
In the present invention, when one of the plurality of locations is a location corresponding to a corner portion of the silica glass crucible, the melting state of the silica powder layer can be controlled more precisely in the production of the silica glass crucible. .
The crucible is divided into three zones: a bottom part, a wall part, and a corner part. The corner part is located between, for example, a cylindrical wall part and a bottom part having a constant radius of curvature. It means the part to connect. In other words, the radius of curvature at the bottom of the wall begins to change from the center of the bottom toward the upper end of the opening along the inner surface of the crucible (infinite in the case of a cylindrical shape). The part is the corner.

本発明者らは、シリカ粉層の底部の中心から、シリカ粉層の開口部上端に至る径方向において、図3に示すように、位置B、位置B−R、位置R、位置R−W、位置W1、位置W2の6箇所の内表面について温度測定を行った。
ここで位置Bは成形体の底部の中心(回転軸上)である。位置B−Rは、底部とコーナー部との境界と、位置Bとの中間付近である。位置Rは、コーナー部のうち、底部との境界付近の位置である。位置R−Wは、コーナー部のうち、壁部との境界付近の位置である。位置W1は、コーナー部と壁部との境界と、開口部上端との中間付近である。位置W2は、開口部上端付近である。
なお、位置Xと位置Yの中間付近とは、位置Xと位置Yの中間位置から、距離X−Yに対する比が±5%となる長さの範囲を意味する。その結果、測定された温度がばらつき、標準偏差が大きかったのは、図4に示すように、位置R−Wおよび位置Rであった。
In the radial direction from the center of the bottom of the silica powder layer to the upper end of the opening of the silica powder layer, the present inventors, as shown in FIG. 3, position B, position BR, position R, position RW Temperature measurement was performed on the six inner surfaces at positions W1 and W2.
Here, the position B is the center (on the rotation axis) of the bottom of the molded body. The position B-R is near the middle between the boundary between the bottom part and the corner part and the position B. The position R is a position near the boundary with the bottom portion in the corner portion. The position RW is a position near the boundary with the wall portion in the corner portion. The position W1 is near the middle between the boundary between the corner portion and the wall portion and the upper end of the opening. The position W2 is near the upper end of the opening.
Note that the vicinity of the middle between the position X and the position Y means a length range in which the ratio with respect to the distance XY is ± 5% from the middle position between the position X and the position Y. As a result, the measured temperature varied and the standard deviation was large at position RW and position R as shown in FIG.

この結果から、コーナー部について、最適熔融温度を求めておき、この部分がその最適熔融温度になるように実温度を制御することによって、より精密にシリカ粉層の熔融状態を制御することが可能となる。   From this result, it is possible to control the melting state of the silica powder layer more precisely by calculating the optimum melting temperature for the corner and controlling the actual temperature so that this part becomes the optimum melting temperature. It becomes.

コーナー部、特にコーナー部のうち壁部との境界付近では、加熱熔融時に、壁部からは重力で熔融ガラスがたれやすく、底部からはモールドの回転による遠心力で熔融ガラスが寄ってきやすいため、厚み寸法が設定値よりも大きくなる傾向がある。そのため、コーナー部、特に壁部との境界付近の位置について、最適熔融温度を予め求めておき、その部分の実温度が最適熔融温度になるように制御することにより、ルツボの厚さを制御することが可能となる。   At the corner, especially near the boundary with the wall of the corner, the molten glass tends to sag by gravity from the wall during melting, and the molten glass tends to approach from the bottom by centrifugal force due to the rotation of the mold. The thickness dimension tends to be larger than the set value. Therefore, the thickness of the crucible is controlled by obtaining the optimum melting temperature in advance for the corner portion, particularly the position near the boundary with the wall portion, and controlling the actual temperature of the portion to be the optimum melting temperature. It becomes possible.

本発明は、複数箇所、すなわち、2箇所以上について、最適熔融温度を求め、実温度を制御するものである。対象とする箇所の数が増えるほど、精度は向上するが、手間、コストが増加する。従って、対象とする箇所の数は、精度と、手間、コストの兼ね合いにより決定する。   In the present invention, the optimum melting temperature is obtained at a plurality of locations, that is, at two or more locations, and the actual temperature is controlled. As the number of target locations increases, the accuracy improves, but the effort and cost increase. Therefore, the number of target locations is determined by a balance between accuracy, labor, and cost.

シリカガラスルツボ製造装置の一実施形態を示す模式正面図である。It is a model front view which shows one Embodiment of a silica glass crucible manufacturing apparatus. 図1のシリカガラスルツボ製造装置が具備する炭素電極を示す模式平面図(a)、模式側面図(b)である。It is the model top view (a) which shows the carbon electrode which the silica glass crucible manufacturing apparatus of FIG. 1 comprises, and a model side view (b). シリカ粉層の温度測定位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the temperature measurement position of a silica powder layer. シリカ粉層の温度測定位置による温度のばらつきを示すグラフであり、標準偏差を示すグラフ(a)、測定された温度を示すグラフ(b)である。It is a graph which shows the dispersion | variation in the temperature by the temperature measurement position of a silica powder layer, and is a graph (a) which shows a standard deviation, and a graph (b) which shows the measured temperature. コーナー部に相当する箇所についての最適熔融温度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the optimal melting temperature about the location corresponded to a corner part. ガラスの分光透過率と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the spectral transmittance of glass, and a wavelength. シリカガラスルツボ製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment of the silica glass crucible manufacturing method. シリカガラスルツボ製造装置の他の一実施形態を示す模式正面図である。It is a model front view which shows other one Embodiment of a silica glass crucible manufacturing apparatus. 本発明に係るシリカガラスルツボ製造方法の一実施形態における炭素電極の高さ位置の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the height position of the carbon electrode in one embodiment of the silica glass crucible manufacturing method concerning the present invention.

以下、本発明に係るシリカガラスルツボの製造方法について、製造に好適に使用されるシリカガラスルツボ製造装置の一実施形態を図示し、詳細に説明する。   Hereinafter, the silica glass crucible manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment of a silica glass crucible manufacturing apparatus suitably used for manufacturing.

図1は、シリカガラスルツボ製造装置1の一実施形態を示す模式正面図である。
このシリカガラスルツボ製造装置1は、300kVA〜12,000kVAの出力範囲で、複数の炭素電極13によるアーク放電によって、非導電性対象物であるシリカ粉末からなるシリカ粉層11を加熱熔融する高出力の装置である。
FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of a silica glass crucible manufacturing apparatus 1.
This silica glass crucible manufacturing apparatus 1 has a high output for heating and melting a silica powder layer 11 made of silica powder, which is a non-conductive object, by arc discharge with a plurality of carbon electrodes 13 in an output range of 300 kVA to 12,000 kVA. It is a device.

このシリカガラスルツボ製造装置1は、図1に示すように、モールド10を有する。モールド10は、図示しない回転部によって回転可能とされ、カーボンからなる略椀状の内面形状を有するものとされ、この椀型の内面形状がルツボ外形と類似するものとされて、製造するシリカガラスルツボの外形を規定するものである。このモールド10内に、原料粉末としてシリカ粉末を所定厚さに吹き付けて堆積することによりシリカ粉末が供給されることにより、シリカ粉末からなるシリカ粉層11が形成される。
また、このモールド10には、その内表面に開口するとともに図示しない減圧部に接続された減圧通路12が内部に複数設けられ、シリカ粉層11内が減圧可能とされている。モールド10よりも上側の位置には、アーク放電部として、図示しない電力供給部に接続された炭素電極13が設けられ、この炭素電極13のアーク放電によりアーク火炎が発生し、シリカ粉末のシリカ粉層11が加熱熔融するようになっている。
This silica glass crucible manufacturing apparatus 1 has a mold 10 as shown in FIG. The mold 10 is made of silica glass that can be rotated by a rotating portion (not shown) and has a substantially bowl-shaped inner surface shape made of carbon, and the inner surface shape of the bowl shape is similar to the crucible outer shape. It defines the outer shape of the crucible. A silica powder layer 11 made of silica powder is formed by supplying silica powder by spraying and depositing silica powder as a raw material powder to a predetermined thickness in the mold 10.
In addition, the mold 10 is provided with a plurality of decompression passages 12 which are opened on the inner surface thereof and connected to a decompression unit (not shown), and the inside of the silica powder layer 11 can be decompressed. A carbon electrode 13 connected to a power supply unit (not shown) is provided as an arc discharge unit at a position above the mold 10, and an arc flame is generated by the arc discharge of the carbon electrode 13, and silica powder of silica powder The layer 11 is heated and melted.

炭素電極13は、例えば、交流3相(R相、S相、T相)のアーク放電を行うよう同形状の電極棒とされ、図1や図2に示すように、下方に頂点を有するような逆三角錐状となるように、それぞれの軸線13Lが角度θ1(例えば120°)をなすようにそれぞれが設けられている。電極の本数、配置状態、供給電力方式は上記の構成に限ることはなく、他の構成も採用することが可能である。   The carbon electrode 13 is, for example, an electrode rod having the same shape so as to perform arc discharge of alternating current three phases (R phase, S phase, T phase), and has a vertex on the lower side as shown in FIGS. Each of the axes 13L is provided so as to form an angle θ1 (for example, 120 °) so as to form an inverted triangular pyramid. The number of electrodes, the arrangement state, and the power supply method are not limited to the above-described configuration, and other configurations can be employed.

また、炭素電極13は、電極位置設定部20により、図中矢印Tで示すように上下動可能とされ、電極先端部13aの高さ位置(シリカ粉層11上端位置(モールド開口上端位置)からの高さ位置)Hの設定が可能とされている。同時に、炭素電極13は、電極位置設定部20により電極開度可変とされ、図中矢印Dで示すように電極間距離Dなどを設定可能とされているとともに、この電極位置設定部20により、モールド10との高さ以外の相対位置も設定可能となっている。   Further, the carbon electrode 13 can be moved up and down by the electrode position setting unit 20 as indicated by an arrow T in the figure, and from the height position of the electrode tip portion 13a (from the upper end position of the silica powder layer 11 (upper position of the mold opening)). The height position) H can be set. At the same time, the electrode opening of the carbon electrode 13 is variable by the electrode position setting unit 20, and the inter-electrode distance D and the like can be set as indicated by an arrow D in the figure. A relative position other than the height with the mold 10 can also be set.

具体的には、電極位置設定部20は、図1に示すように、炭素電極13を、その電極間距離Dを設定可能として支持する支持部21と、この支持部21を水平方向に移動可能とする水平移動部と、複数の支持部21(すなわち、各炭素電極それぞれの支持部)およびその水平移動部を一体として上下方向に移動可能とする上下移動部とを有するものとされている。
支持部21においては、炭素電極13が角度設定軸22周りに回動可能に支持され、角度設定軸22の回転角度を制御する電極回転部を有している。
炭素電極13の電極間距離Dを調節するには、図1に矢印T3で示すように、電極回転部により炭素電極13の角度を制御するとともに、矢印T2で示すように、水平移動部により支持部21の水平位置を制御する。また、上下移動部によって支持部21の高さ位置を制御して、高さ位置Hを制御することが可能となる。
なお、図には左端の炭素電極13のみに支持部21等を示しているが、他の電極も同様の構成によって支持されており、個々の炭素電極13の高さも個別に制御可能とすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 1, the electrode position setting unit 20 supports the carbon electrode 13 so that the distance D between the electrodes can be set, and the support 21 can be moved in the horizontal direction. And a plurality of support portions 21 (that is, support portions of the respective carbon electrodes) and a vertical movement portion that allows the horizontal movement portions to be moved in the vertical direction.
In the support portion 21, the carbon electrode 13 is supported so as to be rotatable around the angle setting shaft 22, and has an electrode rotating portion that controls the rotation angle of the angle setting shaft 22.
In order to adjust the inter-electrode distance D of the carbon electrodes 13, the angle of the carbon electrode 13 is controlled by the electrode rotating part as shown by the arrow T3 in FIG. 1, and supported by the horizontal moving part as shown by the arrow T2. The horizontal position of the unit 21 is controlled. Further, the height position H can be controlled by controlling the height position of the support portion 21 by the vertical movement portion.
In addition, although the support part 21 etc. are shown only in the carbon electrode 13 of the left end in the figure, other electrodes are also supported by the same structure, and the height of each carbon electrode 13 can be individually controlled. Can do.

また、炭素電極13は、粒子径0.3mm以下、好ましくは0.1mm以下、さらに好ましくは0.05mm以下の高純度炭素粒子によって形成されて、その密度が1.30g/cm〜1.80g/cm、好適には1.30g/cm〜1.70g/cmのとき、電極各相に配置した炭素電極相互の密度差が0.2g/cm以下とされることができ、高い均質性を有している。 The carbon electrode 13 is formed of high-purity carbon particles having a particle diameter of 0.3 mm or less, preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.05 mm or less, and the density thereof is 1.30 g / cm 3 to 1. 80 g / cm 3, preferably when the 1.30g / cm 3 ~1.70g / cm 3 , it is possible to density differences carbon electrodes mutually arranged on the electrode of each phase is set to 0.2 g / cm 3 or less , Has high homogeneity.

シリカガラスルツボ製造装置1は、モールド10で加熱熔融しているシリカ粉層11の内表面の複数箇所について、その実温度を測定する温度測定部(放射温度計Cam1,Cam2)を具備している。また、シリカガラスルツボ製造装置1は、温度測定部で測定された各箇所の実温度が、予め入力されている各箇所の最適熔融温度になるように実温度を制御する温度制御部を備えている。   The silica glass crucible manufacturing apparatus 1 includes temperature measuring units (radiation thermometers Cam1, Cam2) that measure the actual temperature at a plurality of locations on the inner surface of the silica powder layer 11 that is heated and melted by the mold 10. Moreover, the silica glass crucible manufacturing apparatus 1 includes a temperature control unit that controls the actual temperature so that the actual temperature measured at the temperature measurement unit becomes the optimum melting temperature at each location that is input in advance. Yes.

本実施形態で温度測定部として具備している放射温度計Cam1,Cam2は、測定対象からの放射エネルギーを検出して温度を測定するものである。
放射温度計Cam1,Cam2は、図1に示すように、アーク放電を行う炉内と炉外とを分離する隔壁SSの外側に配置されている。そして、放射温度計Cam1,Cam2は、隔壁SSに設けられた窓部を覆うフィルタF1を通して、測定対象からの放射エネルギーを集光する光学系と、この光学系で集光した光のスペクトルを得る分光部と、前記スペクトルから測定対象についての光を検出する検出素子とを有し、この検出素子のアナログ出力又は設定部の設定信号等の必要な他の信号が入力されて所定の演算を行い温度を測定するための制御部に接続されている。
Radiation thermometers Cam1 and Cam2 provided as a temperature measurement unit in the present embodiment measure the temperature by detecting radiant energy from a measurement target.
As shown in FIG. 1, the radiation thermometers Cam <b> 1 and Cam <b> 2 are disposed outside the partition wall SS that separates the inside and outside of the furnace that performs arc discharge. The radiation thermometers Cam1 and Cam2 obtain an optical system that collects radiant energy from the measurement target and a spectrum of light collected by the optical system through the filter F1 that covers the window provided in the partition wall SS. It has a spectroscopic unit and a detection element that detects light about the measurement target from the spectrum, and performs other predetermined signals such as an analog output of the detection element or a setting signal of the setting unit to perform a predetermined calculation. It is connected to a control unit for measuring temperature.

すなわち、放射温度計Cam1,Cam2はそれぞれ、シリカ粉層11の内表面からの放射エネルギー光をレンズ等の光学系を介して集光し、分光部によって前記光のスペクトルを得て、前記スペクトルから所定波長の光を検出素子で検出する。
検出素子のアナログ出力信号は、同期検出器で波長毎に分離され増幅器で増幅され、多チャンネル低分解能の小ビットのAD変換器を介して制御部(CPU)に入力されて所定の演算処理がなされ、所望の温度信号を得ることができる。この温度信号は、LCD表示器等の表示部に出力可能であるとともに、シリカガラスルツボ製造装置1の温度制御部に出力される。そして、温度制御部は、この情報から、予め入力されている最適熔融温度に実温度が沿うように、製造条件をリアルタイムで制御する。
That is, each of the radiation thermometers Cam1 and Cam2 collects radiant energy light from the inner surface of the silica powder layer 11 through an optical system such as a lens, obtains a spectrum of the light by a spectroscopic unit, and obtains the spectrum from the spectrum. Light having a predetermined wavelength is detected by a detection element.
The analog output signal of the detection element is separated for each wavelength by a synchronous detector, amplified by an amplifier, and input to a control unit (CPU) via a multi-channel, low-resolution, small-bit AD converter to perform predetermined arithmetic processing. Thus, a desired temperature signal can be obtained. This temperature signal can be output to a display unit such as an LCD display, and is also output to the temperature control unit of the silica glass crucible manufacturing apparatus 1. And a temperature control part controls manufacturing conditions in real time from this information so that an actual temperature may meet the optimal melting temperature inputted beforehand.

この例では、放射温度計Cam1は、シリカ粉層11において、シリカガラスルツボのコーナー部に相当する箇所(位置R−W)の内表面の温度を測定し、放射温度計Cam2は、壁部に相当する箇所(位置W1)の内表面を測定するように設置されている。   In this example, the radiation thermometer Cam1 measures the temperature of the inner surface of a portion (position RW) corresponding to the corner of the silica glass crucible in the silica powder layer 11, and the radiation thermometer Cam2 It is installed so as to measure the inner surface of the corresponding location (position W1).

温度制御部は、シリカ粉層11の加熱熔融状態を変化させることによって、各箇所の実温度を制御する手段であり、電極位置設定部20に接続されている。この例の温度制御部は、炭素電極13に供給する電力、炭素電極13の位置状態、モールド10と炭素電極13との相対位置状態、モールド10の位置状態のいずれか少なくとも1つを変動させることにより、シリカ粉層11の加熱熔融状態を変化させ、各箇所の実温度を制御するものである。   The temperature control unit is a means for controlling the actual temperature at each location by changing the heating and melting state of the silica powder layer 11, and is connected to the electrode position setting unit 20. The temperature control unit in this example varies at least one of the power supplied to the carbon electrode 13, the position state of the carbon electrode 13, the relative position state of the mold 10 and the carbon electrode 13, and the position state of the mold 10. Thus, the heating and melting state of the silica powder layer 11 is changed, and the actual temperature of each part is controlled.

ここで、炭素電極13の位置状態とは、これら複数の電極が互いになす角度である電極開度や電極先端部13aの水平方向離間状態あるいは電極先端部13aの高さ方向離間状態、および、複数の炭素電極13で形成されるアーク火炎の噴出方向として規定される電極中心方向の向きなどを意味する。
モールド10と炭素電極13との相対位置状態とは、モールド10の回転軸方向と炭素電極13の中心方向との相対位置関係、および、モールド10とアーク発生位置と見なせる電極先端部13aとの相対高さ位置関係(高さ)、モールド10とアーク発生位置と見なせる電極先端部13aとの相対水平方向位置関係(偏心等)を含むものとされる。
また、モールド10の位置状態とは、モールド10の回転軸の方向などを含むものとされる。
Here, the position of the carbon electrode 13 refers to an electrode opening degree that is an angle formed by the plurality of electrodes, a horizontally separated state of the electrode tip portion 13a, or a separated state in the height direction of the electrode tip portion 13a, and a plurality of positions. The direction of the center direction of the electrode defined as the direction in which the arc flame formed by the carbon electrode 13 is ejected.
The relative position state between the mold 10 and the carbon electrode 13 refers to the relative positional relationship between the rotational axis direction of the mold 10 and the center direction of the carbon electrode 13, and the relative relationship between the mold 10 and the electrode tip 13a that can be regarded as an arc generation position. The height positional relationship (height) and the relative horizontal direction positional relationship (eccentricity, etc.) between the mold 10 and the electrode tip 13a that can be regarded as the arc generation position are included.
Further, the position state of the mold 10 includes the direction of the rotation axis of the mold 10 and the like.

以下、このシリカガラスルツボ製造装置1を用いたシリカガラスルツボの製造方法について説明する。
まず、モールド10内のシリカ粉層11の内表面の複数箇所について、それぞれの最適熔融温度を予め求めておく予備工程を行う。
ここで最適熔融温度とは、経験的に、または、シミュレーションなどの計算的手法により求められるものである。例えば、多数のルツボに対して、ルツボを製造する際の加熱熔融時に、シリカ粉層11の内表面の複数箇所が経時的にどのような温度挙動を示すか、放射温度計Cam1,Cam2により温度データを取得する。一方、こうして製造された多数のルツボをそれぞれ用いて、CZ法によりシリコン単結晶1400℃以上の高温で引き上げる。そして、CZ法により品質の良好なシリコン単結晶を生産性よく安定に製造できたルツボについての上記温度データから、シリカ粉層11の加熱熔融時における経時的な最適熔融温度を経験的に、または、計算的手法により決定する。
Hereinafter, the manufacturing method of the silica glass crucible using this silica glass crucible manufacturing apparatus 1 is demonstrated.
First, the preliminary process which calculates | requires each optimal melting temperature previously about several places of the inner surface of the silica powder layer 11 in the mold 10 is performed.
Here, the optimum melting temperature is obtained empirically or by a calculation method such as simulation. For example, with respect to a large number of crucibles, the temperature behavior of a plurality of locations on the inner surface of the silica powder layer 11 over time during heating and melting at the time of manufacturing the crucible is measured by radiation thermometers Cam1 and Cam2. Get the data. On the other hand, the silicon crucible is pulled up at a high temperature of 1400 ° C. or higher by the CZ method using each of the many crucibles thus manufactured. And from the above temperature data about the crucible that was able to stably produce a silicon single crystal of good quality by the CZ method with good productivity, the optimum melting temperature over time at the time of heating and melting the silica powder layer 11 is determined empirically, or Determined by computational methods.

各箇所の内表面の温度について最適熔融温度を前もって求めておき、後の温度制御工程でこの内表面の温度を制御するようにすると、製造されるシリコン単結晶の特性に大きな影響を与えるルツボの内表面の状態を特に好適に制御できる。   If the optimum melting temperature is determined in advance for the temperature of the inner surface of each location, and the temperature of the inner surface is controlled in the subsequent temperature control process, the crucible's characteristics that greatly affect the characteristics of the silicon single crystal to be produced The state of the inner surface can be particularly suitably controlled.

また、複数箇所の少なくとも一つがコーナー部があれば、シリカガラスルツボの製造において、より精密に、シリカ粉層11の熔融状態を制御することができる。例えば、複数個所の一つがコーナー部にあり、もう一つが壁部にある。
コーナー部は、図3および図4を示して先に説明したように、壁部と底部との間に位置する部分であり、シリカ粉層11の加熱熔融時における温度変動が大きい箇所であることが本発明者の検討により明らかとなっている。そのため、コーナー部を対象として最適熔融温度を予め求め、これに沿うようにその部分を温度制御することによって、一層、ルツボの内表面などの状態の精密な制御を行うことが可能となる。
また、コーナー部、特にコーナー部のうち壁部との境界付近は、アーク熔融工程において、壁部から重力で熔融部分が垂れ下がってきやすい部分であるとともに、底部からはモールド10の遠心力で熔融部分が寄ってきやすい部分である。そのため、コーナー部は、厚み寸法が設定値よりも大きくなりやすい部分である。したがって、コーナー部の最適熔融温度に沿うように温度制御することによって、特にルツボの厚み寸法も制御することも可能となる。
Further, if at least one of the plurality of places has a corner portion, the melted state of the silica powder layer 11 can be controlled more precisely in the production of the silica glass crucible. For example, one of the plurality of places is in the corner and the other is in the wall.
As described above with reference to FIGS. 3 and 4, the corner portion is a portion located between the wall portion and the bottom portion, and is a portion where the temperature fluctuation during heating and melting of the silica powder layer 11 is large. However, this has been clarified by the study of the present inventor. For this reason, it is possible to further precisely control the state of the inner surface of the crucible and the like by obtaining an optimum melting temperature in advance for the corner portion and controlling the temperature of the portion so as to follow the optimum melting temperature.
Further, in the arc melting process, the portion near the boundary with the wall portion in the corner portion, in particular, the corner portion is a portion where the melted portion tends to hang down from the wall portion due to gravity, and the melted portion is caused by the centrifugal force of the mold 10 from the bottom portion. It is a part that tends to approach. Therefore, the corner portion is a portion where the thickness dimension tends to be larger than the set value. Therefore, by controlling the temperature so as to conform to the optimum melting temperature of the corner portion, it is also possible to particularly control the thickness dimension of the crucible.

図5は、本実施形態のシリカガラスルツボの製造方法において、位置R−Wに相当する箇所の内表面について、時刻t0で電力供給を開始し(図7のS31)、時刻t3で電力供給を停止(図7のS33)した際における経時的な最適熔融温度を示すグラフである。
このグラフは、合計10個のルツボ(口径:914mm、36インチ)を製造した際に、位置R−Wに相当する箇所における加熱溶融時の経時的な温度データをそれぞれ取得し、これらの温度データと、得られた各ルツボを用いて実際にCZ法でシリコン単結晶を引き上げた際の歩留まりや、最終的なシリコンウェーハの収率などとの関係から、計算的手法により得られたものである。
FIG. 5 shows a method for manufacturing a silica glass crucible according to the present embodiment. Electric power supply is started at time t0 (S31 in FIG. 7) on the inner surface of the portion corresponding to the position RW, and power supply is performed at time t3. It is a graph which shows the optimal melting temperature with time at the time of stopping (S33 of FIG. 7).
In this graph, when a total of 10 crucibles (caliber: 914 mm, 36 inches) are manufactured, temperature data over time at the time of heating and melting at a position corresponding to the position RW are respectively obtained, and these temperature data are obtained. And the yield when the silicon single crystal was actually pulled up by the CZ method using the obtained crucibles and the yield of the final silicon wafer, etc. .

なお、放射温度計Cam1,Cam2は、測定温度範囲が400〜2800℃であり、また、波長4.8〜5.2μmの放射エネルギーを検出して温度を測定するものであることが好適である。測定温度範囲が400〜2800℃であると、シリカ粉層11の加熱熔融時の温度が網羅される。上記の範囲より低い温度範囲の場合には、その温度がルツボ特性に与える影響は少ないため、温度を測定し、最適熔融温度を求める意味があまりない。一方、上記の範囲よりも高い範囲を測定範囲として設定してもよいが、現実的には、そのような温度でルツボ製造を行うことは無いと考えられる。   The radiation thermometers Cam1 and Cam2 have a measurement temperature range of 400 to 2800 ° C., and preferably measure the temperature by detecting radiation energy having a wavelength of 4.8 to 5.2 μm. . When the measurement temperature range is 400 to 2800 ° C., the temperature at the time of heat melting of the silica powder layer 11 is covered. In the case of a temperature range lower than the above range, since the temperature has little influence on the crucible characteristics, there is not much meaning in measuring the temperature and obtaining the optimum melting temperature. On the other hand, a range higher than the above range may be set as the measurement range, but in reality, it is considered that the crucible is not manufactured at such a temperature.

また、波長4.8〜5.2μmの放射エネルギーを検出して温度を測定するものであると、より正確な温度を測定することができる。図6は、分光透過率と波長との関係を示すグラフであって、このグラフにも示されているように、アーク放電中の炭素電極13から発生していると思われるCOの吸収帯は波長4.2〜4.6μmである。よって、COの吸収による温度測定への影響を排除するためには、この波長範囲を避ける必要がある。また、測定対象であるシリカガラスの表面温度を測定するためには、このシリカガラスの透過率が0となる必要があり、波長が4.8μm以上となる必要があることがわかる。また、シリカガラスルツボ製造の雰囲気となる大気中に含まれるHOの吸収帯は、波長5.2〜7.8μmであるため、これを避ける必要がある。
これらの点から、4.8〜5.2μmの放射エネルギーを検出して温度を測定することが好適である。
In addition, if the temperature is measured by detecting radiant energy having a wavelength of 4.8 to 5.2 μm, a more accurate temperature can be measured. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the spectral transmittance and the wavelength. As shown in this graph, the absorption band of CO 2 that is considered to be generated from the carbon electrode 13 during arc discharge. Has a wavelength of 4.2 to 4.6 μm. Therefore, it is necessary to avoid this wavelength range in order to eliminate the influence on the temperature measurement due to the absorption of CO 2 . Moreover, in order to measure the surface temperature of the silica glass which is a measuring object, it turns out that the transmittance | permeability of this silica glass needs to become 0, and a wavelength needs to be 4.8 micrometers or more. Further, the absorption band of H 2 O contained in the atmosphere to be an atmosphere of manufacturing a vitreous silica crucible, since the wavelength 5.2~7.8Myuemu, it is necessary to avoid this.
From these points, it is preferable to measure the temperature by detecting radiant energy of 4.8 to 5.2 μm.

また、フィルタF1は、BaFまたはCaFからなることが好適である。のようなフィルタFは、ルツボ内表面から放射される波長範囲の光に対する透過率が高い。従って、温度測定に用いられる光の強度が低減されない。
また、BaFまたはCaFの透過率は、8.0μm〜14μmの波長範囲で低下するため、このような波長を測定波長としては用いないことにより、より正確に温度を測定することができる。
The filter F1 is preferably made of BaF 2 or CaF 2 . Such a filter F has a high transmittance for light in the wavelength range emitted from the inner surface of the crucible. Therefore, the intensity of light used for temperature measurement is not reduced.
Further, the transmittance of the BaF 2 or CaF 2, in order to decrease in the wavelength range of 8.0Myuemu~14myuemu, by not using the such a wavelength as measured wavelength can be measured more accurately temperature.

なお、温度測定時には、放射温度計と測定点とを結ぶ観測線が、炭素電極から100mm以上離間した状態とすることが好ましい。これにより、炭素電極付近で発生するアーク火炎からの影響と、電極輻射の影響とを低減して温度測定の正確性を向上することができる。ここで上記の範囲よりも電極に近づくと、温度測定の正確性が低減するため好ましくなく、また、炭素電極13からルツボ半径を超えて離間していると、ルツボ口径に対して設定距離が大きくなり所定の測定点の温度が測定できなくなる、または、測定点からの放射量が低減して放射温度計の出力が不足し正確な温度測定が行えなくなる傾向にある。   At the time of temperature measurement, it is preferable that the observation line connecting the radiation thermometer and the measurement point is in a state separated from the carbon electrode by 100 mm or more. Thereby, the influence from the arc flame generated in the vicinity of the carbon electrode and the influence of the electrode radiation can be reduced and the accuracy of temperature measurement can be improved. Here, if the electrode is closer than the above range, the accuracy of temperature measurement is reduced, which is not preferable. If the electrode is separated from the carbon electrode 13 beyond the crucible radius, the set distance is larger than the crucible diameter. Therefore, the temperature at a predetermined measurement point cannot be measured, or the amount of radiation from the measurement point is reduced and the output of the radiation thermometer is insufficient, so that accurate temperature measurement tends to be impossible.

以上のようにして予備工程を行ったのち、実際に、回転モールド法により、ルツボを製造する。図7に製造工程のフローチャートを示す。
具体的には、まず、シリカ粉供給工程S1では、モールド10の内表面にシリカ粉を堆積することにより、シリカ粉層11を形成する。このような石英粉体からなるシリカ粉層11は、モールド10の回転による遠心力により、モールド10の内壁面に保持される。
After performing the preliminary process as described above, the crucible is actually manufactured by the rotational molding method. FIG. 7 shows a flowchart of the manufacturing process.
Specifically, first, in the silica powder supply step S <b> 1, the silica powder layer 11 is formed by depositing silica powder on the inner surface of the mold 10. The silica powder layer 11 made of such quartz powder is held on the inner wall surface of the mold 10 by centrifugal force generated by the rotation of the mold 10.

ついで、電極初期位置設定工程S2においては、図1,図2に示すように、電極位置設定部20により、炭素電極13が下方に頂点を有するような逆三角錐状を維持し、かつ、それぞれの軸線13Lが角度θ1を維持しつつ、先端13aで互いに接触するように電極初期位置を設定する。同時に、高さ位置Hや、炭素電極13で形成される逆三角錐の中心軸とされる電極位置中心軸とモールド10の回転軸線との位置および角度からなるモールド−電極相対位置状態の初期状態を設定する。   Next, in the electrode initial position setting step S2, as shown in FIGS. 1 and 2, the electrode position setting unit 20 maintains an inverted triangular pyramid shape such that the carbon electrode 13 has a vertex below, and The initial electrode position is set so that the axis 13L of the first electrode 13L contacts with each other at the tip 13a while maintaining the angle θ1. At the same time, the initial state of the mold-electrode relative position state consisting of the position and angle of the height position H and the electrode position central axis which is the central axis of the inverted triangular pyramid formed by the carbon electrode 13 and the rotation axis of the mold 10 Set.

ついで、アーク熔融工程S3では、炭素電極13の位置設定を行って、保持されたシリカ粉層11をアーク放電部で加熱熔融しつつ、減圧通路12を通じて減圧することにより、シリカガラス層を形成する。アーク熔融工程S3は、電力供給開始工程S31、電極位置調整工程S32、電力供給終了工程S33を有する。
電力供給開始工程S31においては、図示しない電力供給部から、上述したように設定される電力量として炭素電極13に電力供給を開始する。この状態では、アーク放電は発生しない。
電極位置調整工程S32においては、電極位置設定部20により、炭素電極13が下方に頂点を有するような逆三角錐状を維持するか、その角度を変更して、電極間距離Dを拡大する。これに伴って、炭素電極13間で放電が発生し始める。この際、各炭素電極13における電力密度が40kVA/cm〜1,700kVA/cmとなるように電力供給部により供給電力を制御する。さらに、電極位置設定部20により、角度θ1を維持した状態で、シリカ粉層11の熔融に必要な熱源としての条件を満たすように、電極の高さ位置Hなど、モールド10と炭素電極13との相対位置状態を設定する。このようにしてシリカ粉層11を加熱熔融する。
電力供給終了工程S33においては、シリカ粉層11の熔融が所定の状態になった後に、電力供給部による電力供給を停止する。
このアーク熔融によって、シリカ粉層11を加熱熔融し、シリカガラスルツボを製造することができる。
なお、アーク熔融工程S3においては、モールド10の回転状態を図示しない制御部により制御する。
Next, in the arc melting step S3, the position of the carbon electrode 13 is set, and the silica powder layer 11 is decompressed through the decompression passage 12 while being heated and melted in the arc discharge portion, thereby forming a silica glass layer. . The arc melting step S3 includes a power supply start step S31, an electrode position adjustment step S32, and a power supply end step S33.
In the power supply start step S31, power supply to the carbon electrode 13 is started as a power amount set as described above from a power supply unit (not shown). In this state, arc discharge does not occur.
In the electrode position adjusting step S32, the electrode position setting unit 20 maintains the inverted triangular pyramid shape such that the carbon electrode 13 has a vertex on the lower side or changes the angle to increase the inter-electrode distance D. Along with this, discharge begins to occur between the carbon electrodes 13. In this case, the power density of each carbon electrode 13 to control the power supplied by the power supply unit so that the 40kVA / cm 2 ~1,700kVA / cm 2 . Further, the mold position 10 and the carbon electrode 13 such as the height position H of the electrode are set so as to satisfy the conditions as a heat source necessary for melting the silica powder layer 11 while maintaining the angle θ1 by the electrode position setting unit 20. Sets the relative position state of. In this manner, the silica powder layer 11 is heated and melted.
In the power supply end step S33, after the melting of the silica powder layer 11 is in a predetermined state, the power supply by the power supply unit is stopped.
By this arc melting, the silica powder layer 11 can be heated and melted to produce a silica glass crucible.
In the arc melting step S3, the rotation state of the mold 10 is controlled by a control unit (not shown).

そして、本実施形態では、このようなアーク熔融工程S3において、コーナー部に相当する箇所の内表面と、壁部に相当する箇所の内表面について、放射温度計Cam1,Cam2により加熱熔融時の各実温度を経時的に測定する温度測定工程と、予備工程で求められた各最適熔融温度になるように、これらの箇所の内表面の各実温度を経時的に制御する温度制御工程とを行う。
具体的には、最適熔融温度と実温度とのデータに基づいて、温度制御部が、炭素電極13に供給する電力、炭素電極13の位置状態、モールド10と炭素電極13との相対位置状態、モールド10の位置状態のいずれか少なくとも1つを変動させることにより、各箇所の実温度がいずれも最適熔融温度となるように調整しつつ、シリカ粉層11を加熱熔融する。
これにより、熔融状態にあるシリカ粉層11について、それぞれの箇所の内表面をリアルタイムでそれぞれの最適熔融温度に制御でき、シリカ粉層11の熔融状態を適切に制御しながら、加熱熔融することができる。その結果、ルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボを製造することができる。
And in this embodiment, in such arc melting process S3, each of the inner surface of the location corresponding to the corner portion and the inner surface of the location corresponding to the wall portion is heated and melted by the radiation thermometers Cam1 and Cam2. A temperature measurement process that measures the actual temperature over time and a temperature control process that controls each actual temperature on the inner surface of these locations over time so as to obtain the optimum melting temperature obtained in the preliminary process. .
Specifically, based on the data of the optimum melting temperature and the actual temperature, the temperature control unit supplies power to the carbon electrode 13, the position state of the carbon electrode 13, the relative position state of the mold 10 and the carbon electrode 13, By varying at least one of the position states of the mold 10, the silica powder layer 11 is heated and melted while adjusting the actual temperature of each portion to the optimum melting temperature.
Thereby, about the silica powder layer 11 in a molten state, the inner surface of each location can be controlled to each optimal melting temperature in real time, and heating and melting can be performed while appropriately controlling the molten state of the silica powder layer 11. it can. As a result, a silica glass crucible whose crucible characteristics are appropriately controlled can be manufactured.

ついで、冷却工程S4において、電力供給を停止した後のシリカガラスルツボを冷却する。その後に、取り出し工程S5において、シリカガラスルツボをモールド10から取り出す。その後、仕上げ工程S6として、高圧水を外周面噴射するホーニング処理、ルツボ高さ寸法を所定の状態にするリムカット処理、ルツボ内表面をフッ酸等により洗浄する洗浄処理を行う。   Next, in the cooling step S4, the silica glass crucible after the power supply is stopped is cooled. Thereafter, the silica glass crucible is taken out from the mold 10 in the taking-out step S5. Then, as finishing process S6, the honing process which injects high pressure water to an outer peripheral surface, the rim cut process which makes a crucible height dimension into a predetermined state, and the washing process which wash | cleans the inner surface of a crucible with a hydrofluoric acid etc. are performed.

なお、本実施形態においては、放射温度計Cam1,Cam2をアーク炉の隔壁SSの外側に位置したが、図8に示すように、隔壁SSの内側に設けた遮蔽体SS1内部に収納することも可能である(放射温度計Cam2の図示は略している。)。この場合、遮蔽体SS1には、フィルタF1が設けられる。   In the present embodiment, the radiation thermometers Cam1 and Cam2 are positioned outside the partition wall SS of the arc furnace. However, as shown in FIG. 8, the radiation thermometers Cam1 and Cam2 may be housed inside the shield SS1 provided inside the partition wall SS. It is possible (illustration of the radiation thermometer Cam2 is omitted). In this case, the filter SS is provided on the shield SS1.

以上説明したように、このようなシリカガラスルツボの製造方法によれば、熔融状態にあるシリカ粉層11について、その複数箇所の各実温度をリアルタイムでそれぞれの最適熔融温度に制御でき、そのため、シリカ粉層11の熔融状態を適切に制御することができる。その結果、たとえば内表面の状態などのルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボを製造することができる。
その際、特にシリカ粉層の内表面について、最適熔融温度を求め、実温度を測定し、制御すると、製造されるシリコン単結晶の特性に大きな影響を与えるルツボの内表面の状態を特に好適に制御できる。
また、予備工程では、最適熔融温度を経時的に求めておき、温度制御工程では、実温度を経時的に制御することにより、より確実に、内表面の状態などのルツボ特性が適切に制御されたシリカガラスルツボを製造することができる。
さらに、上述の複数箇所のうちの少なくとも1つが、シリカガラスルツボのコーナー部に相当する箇所であると、シリカガラスルツボの製造において、より精密に、シリカ粉層の熔融状態を制御することができる。
As described above, according to such a method for producing a silica glass crucible, the silica powder layer 11 in a molten state can be controlled in real time to the respective actual temperatures at a plurality of locations thereof, and therefore, The molten state of the silica powder layer 11 can be appropriately controlled. As a result, a silica glass crucible in which the crucible characteristics such as the state of the inner surface are appropriately controlled can be manufactured.
At that time, especially for the inner surface of the silica powder layer, the optimum melting temperature is obtained, and the actual temperature is measured and controlled, so that the state of the inner surface of the crucible that has a great influence on the characteristics of the silicon single crystal to be produced is particularly suitable. Can be controlled.
In the preliminary process, the optimum melting temperature is obtained over time, and in the temperature control process, the actual temperature is controlled over time, so that the crucible characteristics such as the state of the inner surface are more appropriately controlled. A silica glass crucible can be manufactured.
Furthermore, when at least one of the above-mentioned plurality of locations is a location corresponding to the corner portion of the silica glass crucible, the melting state of the silica powder layer can be controlled more precisely in the production of the silica glass crucible. .

なお、シリカ粉には、内面層に対応して主として合成シリカ粉を使用し、外面層に対応して天然シリカ粉を使用することもできる。ここで、合成シリカ粉とは合成シリカからなるものを意味している。合成シリカは、化学的に合成・製造した原料であり、合成シリカ粉は非晶質である。合成シリカの原料は気体または液体であるため、容易に精製することが可能であり、合成シリカ粉は天然シリカ粉よりも高純度とすることができる。合成シリカの原料としては、四塩化ケイ素などの気体の原料由来とケイ素アルコキシドのような液体の原料由来がある。合成シリカ粉では、すべての金属不純物を0.1ppm以下とすることが可能である。   As the silica powder, synthetic silica powder can be mainly used corresponding to the inner surface layer, and natural silica powder can be used corresponding to the outer surface layer. Here, synthetic silica powder means what consists of synthetic silica. Synthetic silica is a chemically synthesized and manufactured raw material, and synthetic silica powder is amorphous. Since the raw material of the synthetic silica is a gas or a liquid, it can be easily purified, and the synthetic silica powder can have a higher purity than the natural silica powder. Synthetic silica materials are derived from gaseous materials such as silicon tetrachloride and liquid materials such as silicon alkoxide. In synthetic silica powder, it is possible to make all metal impurities 0.1 ppm or less.

合成シリカ粉のうち、ゾル−ゲル法によるものではアルコキシドの加水分解により生成したシラノールが通常50〜100ppm残留する。四塩化ケイ素を原料とする合成シリカでは、シラノールを0〜1000ppmの広い範囲で制御可能であるが、通常塩素が100ppm程度以上含まれている。アルコキシドを原料とした場合には、塩素を含有しない合成シリカを容易に得ることができる。
ゾル−ゲル法による合成シリカ粉は、上述のように、熔融前には50〜100ppm程度のシラノールを含有している。これを真空熔融すると、シラノールの脱離が起こり、得られるシリカガラスのシラノールは5〜30ppm程度にまで減少する。なお、シラノール量は熔融温度、昇温温度等の熔融条件によって異なる。同じ条件で天然シリカガラスのシラノール量は5ppm未満である。
Among the synthetic silica powders, silanol produced by hydrolysis of alkoxide usually remains in an amount of 50 to 100 ppm in the sol-gel method. Synthetic silica using silicon tetrachloride as a raw material can control silanol in a wide range of 0 to 1000 ppm, but usually contains about 100 ppm or more of chlorine. When alkoxide is used as a raw material, synthetic silica containing no chlorine can be easily obtained.
The synthetic silica powder by the sol-gel method contains about 50 to 100 ppm of silanol before melting as described above. When this is melted in a vacuum, silanol desorption occurs, and the silanol of the silica glass obtained is reduced to about 5 to 30 ppm. The amount of silanol varies depending on the melting conditions such as the melting temperature and the temperature rise. Under the same conditions, the silanol content of natural silica glass is less than 5 ppm.

一般に合成シリカガラスは、天然シリカガラスよりも高温における粘度が低いと言われている。この原因の一つとしてシラノールやハロゲンがSiO四面体の網目構造を切断していることが挙げられる。
合成シリカガラスでは、光透過率を測定すると、波長200nm程度までの紫外線を良く透過し、紫外線光学用途に用いられている四塩化ケイ素を原料とした合成シリカガラスに近い特性であると考えられる。
合成シリカガラスでは、波長245nmの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定すると、天然シリカガラスのような蛍光ピークは見られない。
In general, synthetic silica glass is said to have a lower viscosity at higher temperatures than natural silica glass. One reason for this is that silanol or halogen cuts the network structure of the SiO 4 tetrahedron.
Synthetic silica glass is considered to have characteristics close to those of synthetic silica glass using silicon tetrachloride as a raw material, which transmits ultraviolet rays up to a wavelength of about 200 nm and is used for ultraviolet optical applications, when the light transmittance is measured.
In synthetic silica glass, when a fluorescence spectrum obtained by excitation with ultraviolet light having a wavelength of 245 nm is measured, a fluorescence peak as in natural silica glass is not observed.

天然シリカ粉とは天然シリカからなる粉を意味しており、天然シリカとは、自然界に存在する石英原石を掘り出し、破砕・精製などの工程を経て得られる原料であり、天然シリカ粉はα−石英の結晶からなる。天然シリカ粉ではAl、Tiが1ppm以上含まれている。またその他に金属不純物についても合成シリカ粉よりも高いレベルにある。天然シリカ粉はシラノールをほとんど含まない。天然シリカガラスのシラノール量は<50ppmである。
天然シリカガラスでは、光透過率を測定すると、主に不純物として約1ppm含まれるTiのために波長250nm以下になると急激に透過率が低下し、波長200nmではほとんど透過しない。また245nm付近に酸素欠乏欠陥に起因する吸収ピークが見られる。
Natural silica powder means a powder made of natural silica. Natural silica is a raw material obtained by digging up raw quartz ores that exist in nature, crushing and refining, and natural silica powder is α- Made of quartz crystals. Natural silica powder contains 1 ppm or more of Al and Ti. In addition, metal impurities are at a higher level than synthetic silica powder. Natural silica powder contains almost no silanol. The amount of silanol in natural silica glass is <50 ppm.
In natural silica glass, when the light transmittance is measured, the transmittance is drastically reduced when the wavelength is 250 nm or less due to Ti contained mainly as an impurity at about 1 ppm, and hardly transmits at a wavelength of 200 nm. In addition, an absorption peak due to an oxygen deficiency defect is observed near 245 nm.

また、天然シリカガラスでは、波長245nmの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定すると、280nmと390nmに蛍光ピークが観測される。これらの蛍光ピークは、ガラス中の酸素欠乏欠陥に起因するものである。
含有する不純物濃度を測定するか、シラノール量の違い、あるいは、光透過率を測定するか、波長245nmの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定することにより、ガラス材料が天然シリカであったか合成シリカであったかを判別することができる。
In natural silica glass, when a fluorescence spectrum obtained by excitation with ultraviolet light having a wavelength of 245 nm is measured, fluorescence peaks are observed at 280 nm and 390 nm. These fluorescence peaks are due to oxygen deficiency defects in the glass.
Whether the glass material was natural silica by measuring the concentration of impurities contained, measuring the difference in the amount of silanol, or measuring the light transmittance, or measuring the fluorescence spectrum obtained by excitation with ultraviolet light having a wavelength of 245 nm. Whether it was silica or not can be determined.

本発明においては、原料粉末としてシリカ粉末を使用しているが、シリカ粉は、合成シリカ粉であっても天然シリカ粉であってもよい。天然シリカ粉は、石英粉であってもよく、水晶、珪砂等のシリカガラスルツボの原材料として周知の材料の粉であってもよい。また、シリカ粉は、結晶状態、アモルファス、ガラス状態の何れであってもよい。   In the present invention, silica powder is used as the raw material powder, but the silica powder may be synthetic silica powder or natural silica powder. The natural silica powder may be a quartz powder, or may be a powder of a material known as a raw material for a silica glass crucible such as quartz or silica sand. Further, the silica powder may be in a crystalline state, an amorphous state, or a glass state.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上記実施形態に記載の構成を組み合わせて採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable. Moreover, it is also possible to adopt a combination of the configurations described in the above embodiments.

本発明の実施例として、口径610mm(24インチ)のルツボを10個製造し実験例Aとした。この際、図1に示す電極位置設定部20により、電極先端部13aの高さ位置Hを図9に示すように基準位置を経時変化させて設定した。時刻t0からt1までは高さ位置H1、時刻t2からt3までは高さ位置H2とするとともに、それぞれの高さ位置が、H1>H2となるように設定した。   As an example of the present invention, ten crucibles having a diameter of 610 mm (24 inches) were manufactured and designated as Experimental Example A. At this time, the electrode position setting unit 20 shown in FIG. 1 sets the height position H of the electrode tip 13a by changing the reference position with time as shown in FIG. The height position H1 was set from time t0 to t1, the height position H2 was set from time t2 to t3, and the respective height positions were set to satisfy H1> H2.

同時に、図3に示す位置R−Wにおいてアーク熔融中の温度を測定し、位置R−Wに対して図5で示されるように予め設定した最適熔融温度(設定温度)に対し、測定温度が、±15℃とされる許容範囲となるように、高さ位置Hのび調整、および、供給電力の微調整をおこなった。同様にして、位置Rにおいても、測定温度による微調整をおこなった。
さらに、上記と同様の条件で、かつ、高さ位置設定のみで温度測定及び微調整をおこなわない状態でルツボを10個製造し、実験例Bとした。
このように製造したシリカガラスルツボにおいて、位置Rに対応するコーナー部において、その厚み寸法を測定した。
その結果、実験例Aにおいては、位置Rに対応するコーナー部厚み寸法が、規定値である12mm±0.5mmから外れたものはなかったのに対し、実験例Bにおいては、12.6mmが1個、12.8mmが1個、13mmが1個と、3個のルツボで規格よりも大きな値を有するものができた。
この結果から、温度制御の不均一性に起因すると思われる厚みのバラツキは、実験例Aのように、複数個所で温度測定・微調整をおこなうことで抑制できることが分かる。
At the same time, the temperature during the arc melting is measured at the position RW shown in FIG. 3, and the measured temperature is set to the optimum melting temperature (set temperature) preset as shown in FIG. 5 for the position RW. The height position H was adjusted and the supplied power was finely adjusted so as to be within an allowable range of ± 15 ° C. Similarly, at the position R, fine adjustment by the measurement temperature was performed.
Furthermore, ten crucibles were manufactured under the same conditions as described above and without temperature measurement and fine adjustment only by setting the height position, and were used as Experimental Example B.
In the silica glass crucible thus manufactured, the thickness dimension was measured at the corner corresponding to the position R.
As a result, in Experimental Example A, the corner portion thickness dimension corresponding to position R did not deviate from the specified value of 12 mm ± 0.5 mm, whereas in Experimental Example B, 12.6 mm was obtained. One, 12.8 mm, 1 13 mm, and 3 crucibles having values larger than the standard were obtained.
From this result, it can be seen that the variation in the thickness that seems to be caused by the non-uniformity of the temperature control can be suppressed by performing temperature measurement and fine adjustment at a plurality of locations as in Experiment A.

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is to be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications are possible and that such modifications are within the scope of the present invention.

1...シリカガラスルツボ製造装置、
10...モールド
11...シリカ粉層
12...減圧通路
13...炭素電極
13a...電極先端部
13L...軸線
20...電極位置設定部
21...支持部
22...角度設定軸
Cam1,Cam2...放射温度計
SS...隔壁
F1...フィルタ
SS1...遮蔽体
1. Silica glass crucible manufacturing equipment,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mold 11 ... Silica powder layer 12 ... Pressure-reduction channel | path 13 ... Carbon electrode 13a ... Electrode tip part 13L ... Axis 20 ... Electrode position setting part 21 ... Support part 22 ... Angle setting axis Cam1, Cam2 ... Radiation thermometer SS ... Bulkhead F1 ... Filter SS1 ... Shield

Claims (4)

回転するモールド内で、シリカ粉層を複数本の炭素電極によるアーク放電で加熱熔融し、シリカガラスルツボを製造する方法であって、
前記シリカ粉層の高さ位置が異なる複数箇所について、加熱熔融時における最適熔融温度を予め求めておく予備工程と、
前記複数箇所の加熱熔融時の実温度を測定する温度測定工程と、
前記最適熔融温度になるように、前記複数箇所の前記実温度を制御する温度制御工程とを有することを特徴とするシリカガラスルツボの製造方法。
In a rotating mold, a silica powder layer is heated and melted by arc discharge with a plurality of carbon electrodes to produce a silica glass crucible,
For a plurality of places where the height position of the silica powder layer is different, a preliminary step for obtaining in advance the optimum melting temperature at the time of heating and melting,
A temperature measuring step for measuring an actual temperature at the time of heating and melting at the plurality of locations;
And a temperature control step of controlling the actual temperatures at the plurality of locations so as to achieve the optimum melting temperature.
前記最適熔融温度および前記実温度は、前記複数箇所の内表面の温度であることを特徴とする請求項1に記載のシリカガラスルツボの製造方法。   The method for producing a silica glass crucible according to claim 1, wherein the optimum melting temperature and the actual temperature are temperatures of the inner surfaces of the plurality of locations. 前記最適熔融温度を経時的に求めておき、前記実温度を経時的に制御することを特徴とする請求項1または2に記載のシリカガラスルツボの製造方法。   The method for producing a silica glass crucible according to claim 1 or 2, wherein the optimum melting temperature is obtained over time, and the actual temperature is controlled over time. 前記複数箇所のうちの少なくとも1つは、シリカガラスルツボのコーナー部に相当する箇所であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシリカガラスルツボの製造方法。   The method for producing a silica glass crucible according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the plurality of places is a place corresponding to a corner portion of the silica glass crucible.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017149603A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 クアーズテック株式会社 Production method of quartz glass crucible

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5781303B2 (en) * 2010-12-31 2015-09-16 株式会社Sumco Silica glass crucible manufacturing method and silica glass crucible manufacturing apparatus
DE102012109181B4 (en) * 2012-09-27 2018-06-28 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Drawing a semiconductor single crystal according to the Czochralski method and suitable quartz glass crucible
JP7157932B2 (en) * 2019-01-11 2022-10-21 株式会社Sumco Silica glass crucible manufacturing apparatus and manufacturing method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54159434A (en) * 1978-06-05 1979-12-17 Ppg Industries Inc Positionnselectable glassssurface temperaturee scanner
JP2002154890A (en) * 2000-11-13 2002-05-28 Kusuwa Kuorutsu:Kk Crucible for pulling semiconductor silicon single crystal and method for producing semiconductor silicon single crystal
JP2003243151A (en) * 2002-02-13 2003-08-29 Toshiba Ceramics Co Ltd Arc fusion device
JP2004292210A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Kuramoto Seisakusho Co Ltd Quartz crucible for pulling silicon single crystal
WO2009069773A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Japan Super Quartz Corporation Method and apparatus for manufacturing quartz glass crucible
JP2010070440A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Japan Siper Quarts Corp Arc discharge method, arc discharge apparatus, and quartz glass crucible manufacturing apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03192625A (en) * 1989-12-07 1991-08-22 Fujikura Ltd Overheat prevention device for electrode
JP2933404B2 (en) 1990-06-25 1999-08-16 信越石英 株式会社 Quartz glass crucible for pulling silicon single crystal and its manufacturing method
JP2811290B2 (en) 1995-04-04 1998-10-15 信越石英株式会社 Quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JP3798849B2 (en) * 1996-07-09 2006-07-19 信越石英株式会社 Quartz crucible manufacturing apparatus and method
JP2002154894A (en) 2000-11-17 2002-05-28 Kusuwa Kuorutsu:Kk Crucible for pulling semiconductor silicon, almost free from vibration at liquid surface
DE10324440A1 (en) * 2003-05-28 2004-12-16 Wacker-Chemie Gmbh Process for the production of an SiO2 crucible glazed on the inside
ATE526293T1 (en) 2008-07-04 2011-10-15 Japan Super Quartz Corp METHOD FOR PRODUCING A QUARTZ GLASS CRUCIAL
JP5344423B2 (en) * 2008-09-26 2013-11-20 株式会社Sumco Method for producing carbon electrode and method for producing quartz glass crucible
US8240169B2 (en) * 2009-01-08 2012-08-14 Japan Super Quartz Corporation Vitreous silica crucible manufacturing apparatus
JP5777881B2 (en) * 2010-12-31 2015-09-09 株式会社Sumco Method for producing silica glass crucible

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54159434A (en) * 1978-06-05 1979-12-17 Ppg Industries Inc Positionnselectable glassssurface temperaturee scanner
JP2002154890A (en) * 2000-11-13 2002-05-28 Kusuwa Kuorutsu:Kk Crucible for pulling semiconductor silicon single crystal and method for producing semiconductor silicon single crystal
JP2003243151A (en) * 2002-02-13 2003-08-29 Toshiba Ceramics Co Ltd Arc fusion device
JP2004292210A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Kuramoto Seisakusho Co Ltd Quartz crucible for pulling silicon single crystal
WO2009069773A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Japan Super Quartz Corporation Method and apparatus for manufacturing quartz glass crucible
JP2010070440A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Japan Siper Quarts Corp Arc discharge method, arc discharge apparatus, and quartz glass crucible manufacturing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017149603A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 クアーズテック株式会社 Production method of quartz glass crucible

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